磁共振波谱相位校正方法及应用该方法的磁共振成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种磁共振波谱相位校正方法，其步骤依次为对任意MRS序列采集波谱数据获得时域信号，对时域信号进行傅里叶变换获得谱线数据，对谱线数据的绝对值进行检峰操作，确定最优参考峰，采用DISPA方法确定参考峰相位偏差，通过迭代算法搜索一阶相位偏差，最后逐点修正前面搜索到的谱线相位偏差。本方法对于磁共振波谱的数据不要求高信噪比，抗干扰能力更强，因此可以减少MRS采集次数，缩减扫描时间。尤其对于受到系统残余涡流、体素外部信号干扰等影响的信号数据，本方法能够有效校正波谱数据的相位误差，准确稳定地还原信号数据中各个物质波峰的吸收线型。本发明专利技术同时提供了应用上述方法的磁共振成像系统。

Phase correction method of MR spectrum and its application in MRI system

The invention discloses a magnetic resonance spectrum phase correction method, the steps of which are successively to collect spectrum data from any Mrs sequence to obtain time-domain signal, to Fourier transform the time-domain signal to obtain spectral line data, to carry out peak detection on the absolute value of spectral line data, to determine the optimal reference peak, to determine the reference peak phase deviation by adopting dispa method, and to search the first-order phase by iterative algorithm Finally, the phase deviation of the spectral line searched in front is corrected point by point. This method does not require high signal-to-noise ratio and stronger anti-interference ability for the data of MR spectrum, so it can reduce the number of Mrs acquisition and the scanning time. Especially for the signal data affected by the residual eddy current of the system and the interference of the external signal of voxel, this method can effectively correct the phase error of the spectrum data, and accurately and stably restore the absorption line of each material peak in the signal data. The invention also provides a magnetic resonance imaging system applying the method.

【技术实现步骤摘要】
磁共振波谱相位校正方法及应用该方法的磁共振成像系统
本专利技术属于磁共振波谱重建方法领域，具体涉及一种磁共振波谱相位校正方法及应用该方法的磁共振成像系统。
技术介绍
磁共振波谱（MagneticresonanceSpectroscopy,简称MRS）技术，是获得活体内生化参数定量信息的一种非侵入技术。例如，磷（31P）谱能够提供细胞内能量状态、细胞内pH、磷脂代谢等信息；而水抑制的质子谱能够提供各种代谢产物的定量分析，例如氨基酸、乳酸等。随着临床MRI设备的激增，临床也越来越多的应用MRS作为一种常用诊断技术。在实际应用过程中，MRS的信号数据经过傅里叶变换后得到的谱线常常是吸收型和色散型的混合线型。原因是MRS傅里叶变换后的谱线，其每一个复数数据点都存在相位偏差。相位偏差的原因是多方面的，接收机与发射机之间的相位不一致与信号频率无关，称为零阶偏差；而采样延迟、系统涡流等干扰会导致相位偏差随信号频率变化而变化，线性关系称为一阶偏差，更复杂的统称高阶偏差。由于相位高阶偏差非常小，通常只需要考虑零阶和一阶相位偏差，数据点的相位偏差可以表示为：。其中，即零阶偏差角，为一阶相位偏差角，N为全谱线数据点总数，则为第个点的相位偏差。谱线的第i个点复数数据，实部为，虚部为，，和是无相位偏差的实部和虚部，即MRS真实的吸收谱线（实部）和色散谱线（虚部）。已经有很多种方法来分析获取波谱的零阶和一阶相位偏差，大致可以分为两种类型：一是利用整个谱线的数据特征一次性计算获得零阶和一阶相位偏差，代表方法是熵最小化法；另一种是测量谱线中每个波峰的相位偏差，然后通过线性回归得到全谱的相位偏差。前者运算速度慢，熵判据本身又对噪声特别敏感；后者一类方法也要求信号信噪比要高，同时容易受到基线影响。因此，实际MRS信号的重建，需要有一种准确稳定的方法，对谱线相位偏差进行校正，并且能够充分克服信噪比和基线的限制和影响，快速高效获得精准谱线。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种准确稳定的磁共振波谱相位校正方法，尤其对于受到系统残余涡流、体素外部信号干扰等影响的信号数据，本方法能够有效的校正波谱数据的相位误差，还原信号数据中各个物质波峰的吸收线型。本专利技术的技术方案是：一种磁共振波谱相位校正方法，应用于磁共振成像系统中，重建磁共振波谱的谱线数据，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用传统波谱序列获得磁共振波谱（MagneticresonanceSpectroscopy,简称MRS）时域信号；步骤2：对时域信号进行傅里叶变换，得到初步的谱线数据，每一个数据点都是复数，第个复数数据是受到相位偏差影响之后的畸变数据，其实部为，虚部为；无相位偏差的谱线数据为，而和是无相位偏差的实部和虚部，则，即，；步骤3：对谱线数据的绝对值进行检峰操作，在设定一定的信号阈值排除噪声干扰的前提下，搜寻谱线所包含的所有波峰位置；步骤4：对谱线的波峰进行面积积分计算，确定信噪比最高，物质含量最高的一个波峰及其位置n（谱线的第n个点）；步骤5：利用圆线型分析法（DISPA），获得步骤4中波峰的相位偏差角；步骤6：以第n个波谱数据点的相位偏差为基准，可以修改表示为，设定搜索区域和步长，利用迭代算法可以获得一阶相位偏差；步骤7：利用步骤6获得的所有数据点的相位偏差，由，得到修正相位偏差之后的理想波谱数据，其实部正是该组数据所对应的吸收线型波谱，以此完成磁共振波谱的自动相位校正。进一步的，本专利技术的上述方法中，所述传统波谱序列为已知常规的PRESS（point-resolvedspectroscopy）序列或者STEAM（stimulated-echoacquisitionmode）序列。进一步的，本专利技术的上述方法中，步骤1中获得的磁共振波谱中的时域信号的信号体素大小为20mm×20mm×20mm，信号实际回波时间为144ms，信号实际采样点数N=2048，重复采样次数32次。进一步的，本专利技术的上方法中，步骤3中阈值设为数据最大值的8%，低于该阈值的均认为是噪声干扰。本专利技术另一目的是提供一种应用上述方法的磁共振成像系统。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、利用本专利技术的方法，磁共振波谱的数据不要求高信噪比，抗干扰能力更强，因此可以减少MRS采集次数（传统方法采集128~192次不等），缩减扫描时间；2、本专利技术方法不依赖于基线校正等预处理，直接操作处理原始信号数据，避免了后处理算法干扰，谱线波峰定量分析更加准确；3、本专利技术方法不需要使用谱线中的全部峰点，对于基线畸变和重叠峰的数据都能够有较好的处理效果；4、本专利技术方法不需要复杂的计算，实现简单，计算快速准确稳定。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的流程归纳示意图；图2为现有的PRESS序列的脉冲时序图；图3为现有的STEAM序列的脉冲时序图；图4为采用使用PRESS序列所采集的一组人脑枕叶一体素的MRS时域信号直接傅里叶变换得到的波谱曲线（实部-吸收线型）；图5为图4经本专利技术方法校正后的波谱曲线图。具体实施方式实施例：首先如图1所示为本专利技术方法的流程归纳示意图，结合图1所示，本专利技术提供的这种磁共振波谱相位校正方法，应用于磁共振成像系统中，重建磁共振波谱的谱线数据，其具有以下步骤：步骤1（任意MRS序列采集波谱数据）：采用传统波谱序列获得磁共振波谱时域信号；步骤2（傅里叶变换）：对时域信号进行傅里叶变换，得到初步的谱线数据，每一个数据点都是复数，第个复数数据是受到相位偏差影响之后的畸变数据，其实部为，虚部为；无相位偏差的谱线数据为，而和是无相位偏差的实部和虚部，则，即，；步骤3（检峰）：对谱线数据的绝对值进行检峰操作，在设定一定的信号阈值排除噪声干扰的前提下，搜寻谱线所包含的所有波峰位置；步骤4（确定最优参考峰）：对谱线的波峰进行面积积分计算，确定信噪比最高，物质含量最高的一个波峰及其位置n；步骤5（DISPA确定参考峰相位偏差）：利用圆线型分析法（DISPA），获得步骤4中波峰的相位偏差角；步骤6（迭代搜索一阶相位偏差）：以第n个波谱数据点的相位偏差为基准，可以修改表示为，设定搜索区域和步长，利用迭代算法可以获得一阶相位偏差；步骤7（逐点修正谱线相位偏差）：利用步骤6获得的所有数据点的相位偏差，由，得到修正相位偏差之后的理想波谱数据，其实部正是该组数据所对应的吸收线型波谱，以此完成磁共振波谱的自动相位校正。再如图2和图3显示的是两种传统MRS序列的脉冲时序图，图2为PRESS（point-resolvedspectroscopy）序列，图3为STEAM（stimulated-echoacquisitionmode）序列，两种序列都能够采集磁共振波谱（MRS）时域信号，并使用本专利技术所述的方法进行相位校正获得相应结果。图2和图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁共振波谱相位校正方法，应用于磁共振成像系统中，重建磁共振波谱的谱线数据，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：采用传统波谱序列获得磁共振波谱时域信号

【技术特征摘要】
1.一种磁共振波谱相位校正方法，应用于磁共振成像系统中，重建磁共振波谱的谱线数据，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采用传统波谱序列获得磁共振波谱时域信号；
步骤2：对时域信号进行傅里叶变换，得到初步的谱线数据，每一个数据点都是复数，第个复数数据是受到相位偏差影响之后的畸变数据，其实部为，虚部为；无相位偏差的谱线数据为，而和是无相位偏差的实部和虚部，则，即，；
步骤3：对谱线数据的绝对值进行检峰操作，在设定一定的信号阈值排除噪声干扰的前提下，搜寻谱线所包含的所有波峰位置；
步骤4：对谱线的波峰进行面积积分计算，确定信噪比最高，物质含量最高的一个波峰及其位置n；
步骤5：利用圆线型分析法，获得步骤4中波峰的相位偏差角；
步骤6：以第n个波谱数据点的相位偏差为基准，可以修改表示为，设定搜索区域和步长，利用迭代算法可以获得一阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏宇，张首誉，陈铭明，
申请(专利权)人：苏州朗润医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32